Индивидуальный дозиметр нейтронного излучения

 

Изобретение относится к области измерений ядерного излучения и предназначено для измерения и определения доз нейтронного излучения. Индивидуальный дозиметр нейтронного излучения состоит из стеклянного прямоугольного корпуса, заполненного полиакриламидным гелем с диспергированными в нем каплями перегретой детектирующей жидкости, и крышки, снабженной отверстием, закрываемым клапаном, причем в качестве перегретой детектирующей жидкости используют пропан-бутановые смеси. Технический результат изобретения - повышение ресурса работы, повышение точности измерения дозы нейтронного излучения, а также повышение достоверности определения дозы нейтронного излучения. 1 ил.

Заявляемый дозиметр относится к области измерений ядерных излучений. Наиболее эффективно заявляемый дозиметр может быть использован при измерении нейтронного излучения в качестве индивидуального дозиметра.

Известен дозиметр для измерения эквивалентной дозы нейтронного излучения [1] , состоящий из кадмиевого корпуса, полиэтиленовых прокладок, радиатора и детектирующей пластины.

Работа известного дозиметра заключается в том, что с помощью кадмиевого корпуса и полиэтиленовых прокладок происходит преобразование энергетического спектра потока нейтронов воздействующих на материал радиатора, в результате чего происходит образование вторичного высокоионизирующего излучения, которое регистрируется детектирующей пластиной.

Недостатками известного дозиметра являются его низкая чувствительность, а также невозможность определения с помощью данной конструкции дозиметра эквивалентной дозы непосредственно в процессе его работы.

Известен капельный детектор/дозиметр радиации постоянной чувствительности с перегретой жидкостью [2], предназначенный для измерения ядерного (в том числе и нейтронного) излучения, включающий корпус, заполненный эластичной или твердой прозрачной средой, вязкой прозрачной жидкостью или прозрачной гелевой средой с диспергированными в ней каплями перегретой детектирующей жидкости, навинчивающееся на корпус устройство для регулировки давления внутри корпуса в зависимости от температуры и крышку.

Работа известного детектора/дозиметра заключается в том, что под действием потока нейтронов в эластичной или твердой прозрачной среде, вязкой прозрачной жидкости или прозрачной гелевой среде с диспергированными в ней каплями перегретой детектирующей жидкости (фреона) происходит образование высокоионизирующего излучения, под воздействием которого перегретая детектирующая жидкость переходит в газообразное состояние, в результате чего капли перегретой детектирующей жидкости превращаются в визуально наблюдаемые газовые пузырьки, по суммарному количеству которых определяют поток/дозу нейтронного излучения, зарегистрированные детектором/дозиметром.

Недостатками известного детектора/дозиметра являются повышенная сложность его конструкции, обусловленная сложностью конструкции устройства для регулировки давления внутри корпуса, а также пониженная надежность, связанная с тем, что при любом случайном изменении положения крышки или нарушении герметичности чувствительность детектора/дозиметра может заметно меняться вплоть до его выхода из строя.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому индивидуальному дозиметру нейтронного излучения является детектор нейтронов, конструкция которого описана в "Способе получения полимерного состава для детектора нейтронов" [3] и могущий использоваться также и как индивидуальный дозиметр нейтронного излучения.

Известный детектор нейтронов включает цилиндрический стеклянный корпус (пробирку), заполненный полиакриламидным гелем с диспергированными в нем каплями перегретой детектирующей жидкости, в качестве которой, в случае использования детектора нейтронов как индивидуального дозиметра нейтронного излучения, применяют низкокипящие фреоны.

Работа известного детектора нейтронов заключается в том, что под действием потока нейтронов в полиакриламидном геле с диспергированными в нем каплями перегретой детектирующей жидкости происходит образование высокоионизирующего излучения, под воздействием которого перегретая детектирующая жидкость переходит в газообразное состояние, в результате чего капли перегретой детектирующей жидкости превращаются в визуально наблюдаемые газовые пузырьки, по суммарному количеству которых определяют дозу нейтронного излучения, зарегистрированную дозиметром. Процесс измерения дозы нейтронного излучения известным детектором нейтронов осуществляют в условиях прямого контакта с атмосферой, т.к. любое повышение давления ведет к пропорциональному снижению его чувствительности. Крышка в состав конструкции известного детектора нейтронов не входит, т.к. она предназначена для предохранения детектирующей жидкости от испарения при его хранении.

Недостатками известного детектора нейтронов являются: - низкий ресурс работы (до нескольких часов), связанный с тем, что при его работе перегретая детектирующая жидкость диффундирует к поверхности полиакриламидного геля и, вступая в прямой контакт с атмосферой, испаряется, в результате чего чувствительность детектора нейтронов становится ниже допустимого предела; - пониженная точность измерении дозы нейтронного излучения, связанная с тем, что при использовании в качестве перегретой детектирующей жидкости низкокипящих фреонов их переход в газовую фазу может происходить самопроизвольно или под действием фоновых излучений; - недостоверность определения дозы нейтронного излучения, связанная с неточностью визуального определения суммарного количества газовых пузырьков внутри цилиндрического стеклянного корпуса детектора нейтронов.

Преимуществами заявляемого индивидуального дозиметра нейтронного излучения являются повышение ресурса работы, повышение точности измерения дозы нейтронного излучения, а также повышение достоверности определения дозы нейтронного излучения.

Указанные преимущества обеспечиваются за счет того, что индивидуальный дозиметр нейтронного излучения состоит из стеклянного прямоугольного корпуса с толщиной корпуса H_кор = 5-10 мм, заполненного полиакриламидным гелем с диспергированными в нем каплями перегретой детектирующей жидкости и закрывающей корпус крышки, снабженной отверстием, закрываемым клапаном, причем в качестве перегретой детектирующей жидкости используют пропан-бутановые смеси с температурой кипения от -10 до -4^oC.

Использование стеклянного корпуса прямоугольной формы обеспечивает повышение достоверности определения дозы нейтронного излучения за счет возможности более точного определения суммарного количества газовых пузырьков по сравнению с дозиметром - прототипом, а наличие крышки с отверстием, закрываемым клапаном, обеспечивает повышение ресурса работы индивидуального дозиметра нейтронного излучения за счет подавления процесса испарения детектирующей жидкости в условиях поддержания атмосферного давления.

Использование в качестве детектирующей жидкости пропан - бутановых смесей с температурой кипения от -10 до -4^oC обеспечивает повышение точности измерения дозы нейтронного излучения за счет предотвращения ее самопроизвольного или под действием фоновых излучений перехода в газовую фазу.

В случае если H_кор будет меньше 5 мм, может произойти растекание образующихся газовых пузырьков по стенкам стеклянного корпуса, а если H_кор будет больше 10 мм, то точное определение суммарного количества газовых пузырьков будет невозможно из-за нарушения прозрачности заявляемого индивидуального дозиметра нейтронного излучения.

При использовании в качестве детектирующей жидкости пропан-бутановых смесей с температурой кипения менее - 10^oC не будет обеспечиваться повышение точности измерения дозы нейтронного излучения, а при их температуре кипения свыше -4^oC чувствительность индивидуального дозиметра нейтронного излучения будет ниже допустимого предела.

Заявляемый индивидуальный дозиметр нейтронного излучения иллюстрируется чертежом.

Индивидуальный дозиметр нейтронного излучения состоит из стеклянного корпуса 1 прямоугольной формы, крышки 2, отверстия 3, клапана 4, полиакриламидного геля 5 с диспергированными в нем каплями 6 перегретой детектирующей жидкости.

Индивидуальный дозиметр нейтронного излучения работает следующим образом.

Индивидуальный дозиметр нейтронного излучения для обеспечения температурной стабильности условий его работы размещают на внутренней стороне одежды. В результате воздействия потока нейтронов капли 6 перегретой детектирующей жидкости превращаются в газовые пузырьки 7. Клапан 4 крышки 2 исключает, с одной стороны, прямой контакт через отверстие 3 перегретой детектирующей жидкости, диспергированной в полиакриламидном геле 4 с атмосферой, а с другой - поддерживает постоянное атмосферное давление внутри стеклянного корпуса 1. После облучения или в его процессе осуществляют визуальный подсчет газовых пузырьков 7, по суммарному количеству которых определяют величину полученной дозы нейтронного излучения. Расчет проводят по формуле Д = ηN_пуз, где Д - величина полученной дозы нейтронного излучения, η - чувствительность индивидуального дозиметра нейтронного излучения, а N_пуз - суммарное количество газовых пузырьков.

Испытания показали: - что ресурс работы заявляемого индивидуального дозиметра нейтронного излучения в среднем превышает в 10-20 раз подобный ресурс дозиметра - прототипа.

- что не было отмечено самопроизвольного или под действием фоновых излучений перехода в газовую фазу перегретой детектирующей жидкости; - что в заявляемой конструкции индивидуального дозиметра нейтронного излучения возможен точный визуальный подсчет суммарного количества газовых пузырьков.

ЛИТЕРАТУРА 1. Патент США N 4381454, НКИ: 250/472.1, МПК³: G 01 T 1/04, оп. 1983.

2. Патент США N 5105088, НКИ: 250/472.1, МПК⁵: G 01 T 1/00, оп. 1992.

3. Авторское свидетельство СССР N 1599384, МПК⁵: C 08 F 220/56, 2/44, 2/56, G 01 T 3/00, оп. в Бюл. N 38, 1990.

Формула изобретения

Индивидуальный дозиметр нейтронного излучения, включающий стеклянный корпус, заполненный полиакриламидным гелем с диспергированными в нем каплями перегретой детектирующей жидкости, отличающийся тем, что индивидуальный дозиметр нейтронного излучения дополнительно содержит закрывающую его корпус крышку, имеющую отверстие, закрываемое клапаном, сам корпус выполнен прямоугольным с толщиной, равной 5-10 мм, а в качестве детектирующей жидкости используют пропан-бутановые смеси с температурой кипения от - 10 до -4^oC.

РИСУНКИ

Рисунок 1